Dokumentation

BK9053, BK9103

Buskoppler für PROFINET

2.3.015.08.2019

Version:Datum:

Inhaltsverzeichnis

BK9053, BK9103 3Version: 2.3.0

Inhaltsverzeichnis1 Vorwort ....................................................................................................................................................... 5

1.1 Hinweise zur Dokumentation............................................................................................................. 51.2 Sicherheitshinweise........................................................................................................................... 61.3 Ausgabestände der Dokumentation .................................................................................................. 7

2 Produktübersicht ....................................................................................................................................... 92.1 BK9053 - Einführung ......................................................................................................................... 92.2 BK9103 - Einführung ....................................................................................................................... 102.3 Technische Daten............................................................................................................................ 112.4 Das Beckhoff Busklemmensystem .................................................................................................. 112.5 Prinzip der Busklemme.................................................................................................................... 13

3 Montage und Verdrahtung...................................................................................................................... 143.1 Abmessungen.................................................................................................................................. 143.2 Tragschienenmontage..................................................................................................................... 153.3 Spannungsversorgung, Potenzialgruppen ...................................................................................... 163.4 Ethernet-Anschluss ......................................................................................................................... 183.5 Ethernet-Topologien ........................................................................................................................ 193.6 Ethernet-Kabel................................................................................................................................. 203.7 ATEX - Besondere Bedingungen (Standardtemperaturbereich) ..................................................... 213.8 ATEX - Besondere Bedingungen (erweiterter Temperaturbereich)................................................. 223.9 ATEX-Dokumentation...................................................................................................................... 23

4 Parametrierung und Inbetriebnahme..................................................................................................... 244.1 Anlaufverhalten des Buskopplers .................................................................................................... 244.2 DIP-Schalter-Einstellungen ............................................................................................................. 254.3 Netzwerkklassen ............................................................................................................................. 274.4 IP-Adresse....................................................................................................................................... 28

4.4.1 IP-Adresse und PROFINET-Name ..................................................................................  284.4.2 Adresseinstellung mit KS2000.........................................................................................  284.4.3 Einstellung der IP-Adresse über den Beckhoff BootP-Server .........................................  304.4.4 Adresseinstellung über einen DHCP-Server ...................................................................  314.4.5 Subnetz-Maske................................................................................................................  314.4.6 Test der IP-Adresse.........................................................................................................  31

5 Konfiguration ........................................................................................................................................... 335.1 GSDML-Konfigurationsdateien........................................................................................................ 335.2 Mapping der Busklemmen............................................................................................................... 335.3 Konfigurationsbeispiel mit Step 7 .................................................................................................... 33

6 Feldbussystem ........................................................................................................................................ 366.1 Feldbusübersicht ............................................................................................................................. 366.2 Ethernet ........................................................................................................................................... 376.3 Topologie......................................................................................................................................... 39

7 Fehlerbehandlung und Diagose............................................................................................................. 407.1 Diagnose-LEDs ............................................................................................................................... 407.2 Diagnose-Wort................................................................................................................................. 43

Inhaltsverzeichnis

BK9053, BK91034 Version: 2.3.0

8 Anhang ..................................................................................................................................................... 458.1 Allgemeine Betriebsbedingungen.................................................................................................... 458.2 Literaturverzeichnis ......................................................................................................................... 478.3 Abkürzungsverzeichnis.................................................................................................................... 478.4 Support und Service ........................................................................................................................ 48

Vorwort

BK9053, BK9103 5Version: 2.3.0

1 Vorwort

1.1 Hinweise zur Dokumentation

Zielgruppe

Diese Beschreibung wendet sich ausschließlich an ausgebildetes Fachpersonal der Steuerungs- undAutomatisierungstechnik, das mit den geltenden nationalen Normen vertraut ist.Zur Installation und Inbetriebnahme der Komponenten ist die Beachtung der Dokumentation und dernachfolgenden Hinweise und Erklärungen unbedingt notwendig.Das Fachpersonal ist verpflichtet, für jede Installation und Inbetriebnahme die zu dem betreffenden Zeitpunktveröffentliche Dokumentation zu verwenden.

Das Fachpersonal hat sicherzustellen, dass die Anwendung bzw. der Einsatz der beschriebenen Produktealle Sicherheitsanforderungen, einschließlich sämtlicher anwendbaren Gesetze, Vorschriften, Bestimmungenund Normen erfüllt.

Disclaimer

Diese Dokumentation wurde sorgfältig erstellt. Die beschriebenen Produkte werden jedoch ständig weiterentwickelt.Wir behalten uns das Recht vor, die Dokumentation jederzeit und ohne Ankündigung zu überarbeiten und zuändern.Aus den Angaben, Abbildungen und Beschreibungen in dieser Dokumentation können keine Ansprüche aufÄnderung bereits gelieferter Produkte geltend gemacht werden.

Marken

Beckhoff®, TwinCAT®, EtherCAT®, EtherCAT G®, EtherCAT G10®, EtherCAT P®, Safety over EtherCAT®,TwinSAFE®, XFC®, XTS® und XPlanar® sind eingetragene und lizenzierte Marken der Beckhoff AutomationGmbH. Die Verwendung anderer in dieser Dokumentation enthaltenen Marken oder Kennzeichen durchDritte kann zu einer Verletzung von Rechten der Inhaber der entsprechenden Bezeichnungen führen.

Patente

Die EtherCAT-Technologie ist patentrechtlich geschützt, insbesondere durch folgende Anmeldungen undPatente: EP1590927, EP1789857, EP1456722, EP2137893, DE102015105702 mit den entsprechendenAnmeldungen und Eintragungen in verschiedenen anderen Ländern.

EtherCAT® ist eine eingetragene Marke und patentierte Technologie lizenziert durch die BeckhoffAutomation GmbH, Deutschland.

Copyright

© Beckhoff Automation GmbH & Co. KG, Deutschland.Weitergabe sowie Vervielfältigung dieses Dokuments, Verwertung und Mitteilung seines Inhalts sindverboten, soweit nicht ausdrücklich gestattet.Zuwiderhandlungen verpflichten zu Schadenersatz. Alle Rechte für den Fall der Patent-, Gebrauchsmuster-oder Geschmacksmustereintragung vorbehalten.

Vorwort

BK9053, BK91036 Version: 2.3.0

1.2 Sicherheitshinweise

Sicherheitsbestimmungen

Beachten Sie die folgenden Sicherheitshinweise und Erklärungen!Produktspezifische Sicherheitshinweise finden Sie auf den folgenden Seiten oder in den Bereichen Montage,Verdrahtung, Inbetriebnahme usw.

Haftungsausschluss

Die gesamten Komponenten werden je nach Anwendungsbestimmungen in bestimmten Hard- und Software-Konfigurationen ausgeliefert. Änderungen der Hard- oder Software-Konfiguration, die über diedokumentierten Möglichkeiten hinausgehen, sind unzulässig und bewirken den Haftungsausschluss derBeckhoff Automation GmbH & Co. KG.

Qualifikation des Personals

Diese Beschreibung wendet sich ausschließlich an ausgebildetes Fachpersonal der Steuerungs-,Automatisierungs- und Antriebstechnik, das mit den geltenden Normen vertraut ist.

Erklärung der Hinweise

In der vorliegenden Dokumentation werden die folgenden Hinweise verwendet. Diese Hinweise sind aufmerksam zu lesen und unbedingt zu befolgen!

GEFAHRAkute Verletzungsgefahr!Wenn dieser Sicherheitshinweis nicht beachtet wird, besteht unmittelbare Gefahr für Leben und Gesundheitvon Personen!

WARNUNGVerletzungsgefahr!Wenn dieser Sicherheitshinweis nicht beachtet wird, besteht Gefahr für Leben und Gesundheit von Perso-nen!

VORSICHTSchädigung von Personen!Wenn dieser Sicherheitshinweis nicht beachtet wird, können Personen geschädigt werden!

HINWEISSchädigung von Umwelt/Geräten oder DatenverlustWenn dieser Hinweis nicht beachtet wird, können Umweltschäden, Gerätebeschädigungen oder Datenver-lust entstehen.

Tipp oder FingerzeigDieses Symbol kennzeichnet Informationen, die zum besseren Verständnis beitragen.

Vorwort

BK9053, BK9103 7Version: 2.3.0

1.3 Ausgabestände der DokumentationVersion Änderungen2.3.0 • Update Kapitel Vorwort2.2.0 • Update Kapitel IP-Adresse

• Update Technische Daten• ATEX - Besondere Bedingungen (erweiterter Temperaturbereich) hinzugefügt

2.1.0 • Update Technische Daten• Update Struktur

2.0.0 • Migration• Update Struktur

1.3.1 • Update zur Firmware1.3.0 • Beschreibung der Diagnose D-Worte hinzugefügt

• ATEX-Hinweise hinzugefügt1.2.0 • BK9053 hinzugefügt1.1.0 • Update zur Firmware B21.0.0 • Erste Version

Firm- und Hardware-Stände

DokumentationVersion

BK9053 BK9103Firmware Hardware* Firmware Hardware*

2.2.0 B9 06 C1 112.1.0 B9 06 C1 112.0.0 B8 04 C0 111.3.1 B5 00 BD 061.3.0 B2 00 BA 061.2.0 B1 00 B7 061.1.0 - - B2 001.0.0 - - B0 00

Hardware* mindestens erforderlich für einen Update.

Welche Firmware im Auslieferungszustand auf dem Buskoppler ist, erkennen Sie an dem Aufkleber unterdem Koppler (siehe fünfte und sechste Stelle der Produktionsnummer).

Beispiel:3200B2020000Die Firmware im Beispiel ist B2.

Zum Update Ihrer Firmware benötigen Sie die Konfigurationssoftware KS2000 und das zu derenLieferumfang gehörende serielle Kabel.Neue Firmware-Versionen finden Sie auf http://www.beckhoff.de.

Vorwort

BK9053, BK91038 Version: 2.3.0

Hinweise zur den Firmware-Versionen

BK9103

Firmware BeschreibungC0 • Unterstützte Klemme - KL6781, KL8519, KL8524, KL8528 und KL8548BF • Über den Rekordindex 0x1010 kann eine Parametrierung (= write) des K-

Busses abgewählt werden -> z. B. für die IO-Link-KlemmeBE • Internen Puffer für Frames vergrößertBD • unterstütze kompaktes Mapping für KL6051

• Nach einem K-Bus Reset über KS2000 oder DAP Ctrl wird die AR immerabgebaut

• Es wird nur ein LLDP angenommen, erst wenn der TTL abgelaufen ist wirddie REMMIB abgelöscht und ein neuer Nachbar angenommen

BC • Auslesen der RemPort MIB behoben (über SNMP)BB • GSDML zu Schema V2.3

• MRP Client wird jetzt Unterstützt• Multiple Write wird unterstützt

BA • Bei einem Pull/Plug Alarm werden nur die Statis der betroffenen Module aufBAD/GOOD gesetzt

B9 • Unterstützung von KL6224 (IO-Link Master)B8 • I&M2 und I&M3 unterstütztB7 • HD- Klemmen aufgenommenB6 • KL2791, KL1212, KL2641 implementiert

• Step7 Online view unterstütztB5 • Alias Name überarbeitetB4 • LLDP, SNMP implementiert

• I&M0, I&M1, I&M4 unterstütztB3 • Unterstützung aller KL KlemmenB2 • Unterstützung für neue Busklemmen implementiert.

• KL3xxx und KL4xxx können nun auch kompakt eingetragen werden.B0 • Erste Veröffentlichung

BK9053

Firmware Beschreibung• Unterstützte Klemme - KL6781, KL8519, KL8524, KL8528 und KL8548

B7 • Über den Rekordindex 0x1010 kann eine Parametrierung (= write) des K-Busses abgewählt werden -> z. B. für die IO-Link-Klemme

B6 • Internen Puffer für Frames vergrößertB5 • unterstütze kompaktes Mapping für KL6051

• Nach einem K-Bus Reset über KS2000 oder DAP Ctrl wird die AR immerabgebaut

• Es wird nur ein LLDP angenommen, erst wenn der TTL abgelaufen ist wirddie REMMIB abgelöscht und ein neuer Nachbar angenommen

B4 • Auslesen der RemPort MIB behoben (über SNMP)B3 • Unterstützung von KL6224 (IO-Link Master)

• GSDML zu Schema V2.3B2 • Freigabe der Firmware (released)B0 • Erste Veröffentlichung (preliminary)

Produktübersicht

BK9053, BK9103 9Version: 2.3.0

2 Produktübersicht

2.1 BK9053 - Einführung

Abb. 1: BK9053

PROFINET ist der offene Industrial-Ethernet-Standard der PNO (PROFIBUS Nutzerorganisation). Für dieKommunikation werden international etablierte IT-Standards genutzt.

PROFINET IO beschreibt den Datenaustausch zwischen Steuerungen und Feldgeräten und kann inStandard-Ethernet-Netzwerken verwendet und über handelsübliche Switche vernetzt werden. Das Einbindenan einem beliebigen PROFINET-Controller geschieht über die Gerätestammdatei GSDML.

Der Buskoppler BK9053 verbindet PROFINET mit den modular erweiterbaren elektronischenReihenklemmen. Eine Einheit besteht aus einem Buskoppler, einer beliebigen Anzahl von 1 bis 64 Klemmen(255 mit K-Bus-Verlängerung) und einer Busendklemme.

Die Buskoppler erkennen die angeschlossenen Klemmen und erstellen automatisch die Zuordnung der Ein-/Ausgänge zu den Worten des Prozessabbildes.

Produktübersicht

BK9053, BK910310 Version: 2.3.0

2.2 BK9103 - Einführung

Abb. 2: BK9103

Der Buskoppler BK9103 verbindet PROFINET mit den modular erweiterbaren elektronischenReihenklemmen. Eine Einheit besteht aus einem Buskoppler, einer beliebigen Anzahl von 1 bis 64 Klemmenund einer Busendklemme (255 Busklemmen mit der Klemmenbusverlängerung).

Die Buskoppler erkennen die angeschlossenen Klemmen und erstellen automatisch die Zuordnung der Ein-/Ausgänge zu den Worten des Prozessabbildes.

Der Buskoppler BK9103 unterstützt 10 MBit/s- und 100 MBit/s-Ethernet, der Anschluss erfolgt über gängigeRJ-45-Steckverbinder. Am DIP-Schalter wird die IP-Adresse eingestellt (Offset zu einer frei wählbarenStartadresse), in Netzen mit DHCP (Dienst für die Zuordnung der logischen IP-Adresse zur physikalischenKnotenadresse (MAC-ID)) erhält der Buskoppler seine IP-Adresse vom DHCP-Server.

Der BK9103 besitzt einen zusätzlichen RJ-45-Port. Beide Ethernet-Ports arbeiten als Zweikanal-Switch.Damit können die I/O-Stationen, anstatt in der klassischen Sterntopologie, als Linientopologie aufgebautwerden. Der Verdrahtungsaufwand wird hierdurch bei vielen Anwendungen erheblich vereinfacht, und dieKabelkosten werden reduziert. Die maximale Entfernung zwischen zwei Kopplern beträgt 100 m. Bis zu 20BK9103-Buskoppler sind kaskadierbar, sodass man eine maximale Linie von 2 km erreichen kann.

Komplexe Signalverarbeitung für analoge I/Os, Wegmessung usw.

Der Buskoppler BK9103 unterstützt den Betrieb aller K-Busklemmen. Der Umgang mit den analogen Ein-/Ausgängen unterscheidet sich für den Anwender nicht von denen anderer Baureihen. Die Information stehtals Byte-Array im Prozessabbild des Automatisierungsgerätes zur Bearbeitung bereit.

Mit der Konfigurationssoftware KS2000 lassen sich die analogen und mehrfunktionalen Busklemmenanwendungsspezifisch anpassen. Die Register der analogen Busklemmen enthalten je nach TypTemperaturbereiche, Verstärkungsfaktoren und Linearisierungskennlinien. Mit der Software KS2000 kannüber den PC die gewünschte Parametrierung eingestellt werden. Die Busklemme speichert die Einstellungspannungsausfallsicher und dauerhaft. Wahlweise kann auch die Steuerung (SPS, IPC) die Konfigurationder Busklemmen durchführen. Über Funktionsbausteine (FB) wickeln die SPS oder der IPC in derHochlaufphase die Konfiguration der gesamten Peripherie ab. Die Steuerung kann bei Bedarf die dezentralerstellten Konfigurationsdaten hochladen, um sie zentral zu verwalten und zu speichern. Durch denAustausch einer Busklemme wird damit keine Neueinstellung notwendig. Die Steuerung führt diegewünschte Einstellung nach dem Einschalten automatisch durch.

Produktübersicht

BK9053, BK9103 11Version: 2.3.0

2.3 Technische Daten

System

Systemdaten BK9053 BK9103Anzahl der E/A-Module nur durch IP-Adressraum begrenztAnzahl der E/A-Punkte steuerungsabhängigÜbertragungsmedium Twisted-Pair-Kupferkabel, 4 x 2, geschirmt; Kategorie 5 (100 MBaud)Länge zwischen Modulen 100 m (zwischen Switch bis Buskoppler)Übertragungsrate 10 / 100 MBaudTopologie linien- und sternförmige VerkabelungKaskadierung bis zu 20 Buskoppler bzw. max. Linienaufbau 2 km

Buskoppler

Technische Daten BK9053 BK9103Anzahl der Busklemmen 64 (255 mit K-Bus Erweiterung)Digitale Peripheriesignale 512 Ein-/Ausgänge 512 Ein-/AusgängeAnaloge Peripheriesignale 256 Ein-/Ausgänge 256 Ein-/AusgängeProtokolle PROFINET RT (Class B)

TCP-ADS für den Zugriff über Ethernet mit KS2000 KonfigurationssoftwareKonfigurationsmöglichkeit über die Konfigurationssoftware KS2000 oder der Steuerungmaximale Byteanzahl 512 Byte Eingangsdaten und 512 Byte AusgangsdatenBusanschluss 1 x RJ45 2 x RJ45Spannungsversorgung 24 VDC (-15%/+20%)Stromaufnahme 70 mA + (ges. K-Bus Strom)/4, max. 500 mAEinschaltstrom ca. 2,5 x DauerstromK-Bus-Stromversorgung bis 1750 mASpannung Powerkontakt maximal 24 VDC

Stromlast Powerkontakt maximal 10 ASpannungsfestigkeit 500 V (Powerkontakt/Versorgungsspannung/Feldbus)Empf. Vorsicherung ≤ 10 AGewicht ca. 100 g ca. 170 g

Montage [} 15] auf 35 mm Tragschiene nach EN 60715

Zulässiger Umgebungstempera-turbereich im Betrieb

0°C ... +55°C -25°C ... +60°C

Zulässiger Umgebungstempera-turbereich bei Lagerung

-25°C ... +85°C -40°C ... +85°C

Zulässige relative Feuchte 95%, keine BetauungVibrations-/Schockfestigkeit gemäß EN 60068-2-6 / EN 60068-2-27EMV-Festigkeit/Aussendung gemäß EN 61000-6-2 / EN 61000-6-4Einbaulage beliebigSchutzart IP20Zulassungen CE, UL, ATEX [} 21] CE, UL, ATEX [} 22], GL

2.4 Das Beckhoff Busklemmensystem

Bis zu 256 Busklemmen mit ein bis 16 E/A-Kanälen für jede Signalform

Das Busklemmen-System ist das universelle Bindeglied zwischen einem Feldbus-System und der Sensor /Aktuator - Ebene. Eine Einheit besteht aus einem Buskoppler als Kopfstation und bis zu 64 elektronischenReihenklemmen, wovon die letzte eine Endklemme ist. Mit der K-Bus Erweiterung können bis zu 255Busklemmen angeschlossen werden. Für jede technische Signalform stehen Klemmen mit ein, zwei, vieroder acht E/A-Kanälen zur Verfügung, die beliebig gemischt werden können. Dabei haben alleKlemmentypen die gleiche Bauform, wodurch der Projektierungsaufwand sehr gering gehalten wird.Bauhöhe und Tiefe sind auf kompakte Klemmenkästen abgestimmt.

Produktübersicht

BK9053, BK910312 Version: 2.3.0

Dezentrale Verdrahtung der E/A-Ebene

Die Feldbustechnik erlaubt den Einsatz kompakter Steuerungsbauformen. Die E/A-Ebene muss nicht bis zurSteuerung geführt werden. Die Verdrahtung der Sensoren und Aktuatoren ist dezentral mit minimalenKabellängen durchführbar. Der Installationsstandort der Steuerung kann im Bereich der Anlage beliebiggewählt werden.

Industrie-PCs als Steuerung

Durch den Einsatz eines Industrie-PCs als Steuerung lässt sich das Bedien- und Beobachtungselement inder Hardware der Steuerung realisieren. Der Standort der Steuerung kann deshalb ein Bedienpult, eineLeitwarte oder ähnliches sein. Die Busklemmen stellen die dezentrale Ein-/Ausgabeebene der Steuerung imSchaltschrank und untergeordneten Klemmenkästen dar. Neben der Sensor/Aktuator-Ebene wird auch derLeistungsteil der Anlage über das Bussystem gesteuert. Die Busklemme ersetzt die konventionelleReihenklemme als Verdrahtungsebene im Schaltschrank. Der Schaltschrank kann kleiner dimensioniertwerden.

Buskoppler für alle gängigen Bussysteme

Das Beckhoff Busklemmen-System vereint die Vorteile eines Bussystems mit den Möglichkeiten derkompakten Reihenklemme. Busklemmen können an allen gängigen Bussystemen betrieben werden undverringern so die Teilevielfalt in der Steuerung. Dabei verhalten sich Busklemmen wie herkömmlicheAnschaltungen dieses Bussystems. Alle Leistungsmerkmale des jeweiligen Bussystems werden unterstützt.

Montage auf genormten Tragschienen

Die einfache und platzsparende Montage auf einer genormten Tragschiene (EN 60715, 35 mm) und diedirekte Verdrahtung von Aktoren und Sensoren ohne Querverbindungen zwischen den Klemmenstandardisiert die Installation. Dazu trägt auch das einheitliche Beschriftungskonzept bei.

Die geringe Baugröße und die große Flexibilität des Busklemmen-Systems ermöglichen den Einsatz überalldort, wo auch eine Reihenklemme zur Anwendung kommt. Jede Art von Ankopplung, wie analoge, digitale,serielle oder der Direktanschluss von Sensoren kann realisiert werden.

Modularität

Die modulare Zusammenstellung der Klemmleiste mit Busklemmen verschiedener Funktionen begrenzt dieZahl der ungenutzten Kanäle auf maximal einen pro Funktion. Die Anzahl von zwei Kanälen in einer Klemmetrifft das Optimum zwischen der Zahl der ungenutzten Kanäle und den Kosten pro Kanal. Auch dieMöglichkeit der Potentialtrennung durch Einspeiseklemmen hilft, die Anzahl der ungenutzten Kanäle geringzu halten.

Anzeige des Kanalzustands

Die integrierten Leuchtdioden zeigen in Sensor/Aktuator-Nähe den Zustand des entsprechenden Kanals an.

K-Bus

Der K-Bus ist der Datenweg innerhalb der Klemmleiste. Über sechs Kontakte an den Seitenwänden derKlemmen wird der K-Bus vom Buskoppler durch alle Klemmen geführt. Die Endklemme schließt den K-Busab. Der Benutzer muss sich keinerlei Wissen über die Funktion des K-Bus oder die interne Arbeitsweise vonKlemmen und Buskoppler aneignen. Viele lieferbare Software-Tools erlauben eine komfortableProjektierung, Konfiguration und Bedienung.

Potential-Einspeiseklemmen für potentialgetrennte Gruppen

Über drei Powerkontakte wird die Betriebsspannung an die nachfolgenden Klemmen weitergegeben. Durchden Einsatz von Potential-Einspeiseklemmen, können Sie die Klemmleiste in beliebige potentialgetrennteGruppen gliedern. Die Potential-Einspeiseklemmen werden bei der Ansteuerung der Klemmen nichtberücksichtigt, sie dürfen an beliebiger Stelle in die Klemmleiste eingereiht werden.

Produktübersicht

BK9053, BK9103 13Version: 2.3.0

In einem Klemmenblock können Sie bis zu 64 Busklemmen einsetzen und diesen über die K-Busverlängerung auf bis zu 256 Busklemmen erweitern. Dabei werden Potential-Einspeiseklemmenmitgezählt, die Endklemme nicht.

Buskoppler für verschiedene Feldbus-Systeme

Verschiedene Buskoppler lassen sich einsetzen, um die elektronische Klemmleiste schnell und einfach anunterschiedliche Feldbus-Systeme anzukoppeln. Auch eine nachträgliche Umrüstung auf ein anderesFeldbus-System ist möglich. Der Buskoppler übernimmt alle Kontroll- und Steuerungsaufgaben, die für denBetrieb der angeschlossenen Busklemmen notwendig sind. Die Bedienung und Konfiguration derBusklemmen wird ausschließlich über den Buskoppler durchgeführt. Die eingestellten Parameter werdenjedoch spannungsausfallsicher in den jeweiligen Busklemmen gespeichert. Feldbus, K-Bus und E/A-Ebenesind galvanisch getrennt.

Wenn der Datenaustausch über den Feldbus zeitweise gestört ist oder ausfällt, bleiben Registerinhalte (wiez. B. Zählerstände) erhalten, digitale Ausgänge werden gelöscht und analoge Ausgänge nehmen einen Wertan, der bei der Inbetriebnahme für jeden Ausgang konfigurierbar ist. Die Default-Einstellung der analogenAusgänge ist 0 V bzw. 0 mA. Digitale Ausgänge fallen in einen inaktiven Zustand zurück. Die Timeout-Zeitender Buskoppler entsprechen den für das Feldbus-System üblichen Zeiten. Bei der Umstellung auf einanderes Bussystem beachten Sie im Falle großer Zykluszeiten des Bussystems die Änderung der Timeout-Zeiten.

Die Schnittstellen

Ein Buskoppler besitzt sechs unterschiedliche Anschlussmöglichkeiten. Diese Schnittstellen sind alsSteckverbindungen und Federkraftklemmen ausgelegt.

2.5 Prinzip der Busklemme

Abb. 3: Prinzip der Busklemme

Montage und Verdrahtung

BK9053, BK910314 Version: 2.3.0

3 Montage und Verdrahtung

3.1 AbmessungenDas System der Beckhoff-Busklemmen zeichnet sich durch geringes Bauvolumen und hohe Modularität aus.Für die Projektierung muss ein Buskoppler und eine Anzahl von Busklemmen vorgesehen werden. DieBaumaße der Buskoppler sind unabhängig vom Feldbus-System.

Abb. 4: Abmessungen

Die Gesamtbreite der Anwendung setzt sich aus der Breite des Buskopplers, der Busendklemme KL9010und der Breite der verwendeten Busklemmen zusammen. Die Busklemmen sind je nach Funktion 12 mmoder 24 mm breit. Die lichte Höhe von 68 mm wird durch die Frontverdrahtung in Abhängigkeit von derDrahtstärke um ca. 5 mm bis 10 mm überbaut.

Mechanische Daten BKxxxxBCxxxx

BKxx50BCxx50

BXxxxx LCxxxx

Bauform kompaktes Klemmengehäuse mit Signal-LEDWerkstoff Polyamid

(PA 6.6)Polyamid(PA 6.6)

Polycarbonat Polyamid(PA 6.6)

Abmessungen (B x H xT)

49 x 100 x 68 mm 44 x 100 x68 mm

81 (BX8000 61) x 100 x89 mm

21 x 100 x68 mm

Montage auf 35-mm-C-Schiele entsprechend EN 60715 mit VerriegelungAnreihbar durch Doppelte Nut-Feder-VerbindungBeschriftung Standard-ReihenklemmenbeschriftungVibrations-/Schockfestigkeit

gemäß EN 60068-2-6/EN 60068-2-27

EMV-Festigkeit/Aussendung

gemäß EN 61000-6-2/EN 61000-6-4

Montage und Verdrahtung

BK9053, BK9103 15Version: 2.3.0

Anschlusstechnik BKxxxxBCxxxx

BKxx50BCxx50

BXxxxx LCxxxx

Verdrahtung Federkrafttechnik Cage Clamp®Anschlussquerschnitt 0,08 mm² ... 2,5 mm² , Litze, Draht massiv, AWG 28-14Feldbusanschluss feldbusabhängig FederklemmenPowerkontakte 3 FederkontakteStrombelastung IMAX 10 A (125 A Kurzschluss)Nennspannung 24 VDC

3.2 Tragschienenmontage WARNUNG

Verletzungsgefahr durch Stromschlag und Beschädigung des Gerätes möglich!Setzen Sie das Busklemmen-System in einen sicheren, spannungslosen Zustand, bevor Sie mit der Monta-ge, Demontage oder Verdrahtung der Busklemmen beginnen!

Montage

Die Buskoppler und Busklemmen werden durch leichten Druck auf handelsübliche 35 mm Tragschienen(Hutschienen nach EN 60715) aufgerastet:

1. Stecken Sie zuerst den Feldbuskoppler auf die Tragschiene.2. Auf der rechten Seite des Feldbuskopplers werden nun die Busklemmen angereiht. Stecken Sie dazu

die Komponenten mit Nut und Feder zusammen und schieben Sie die Klemmen gegen die Tragschie-ne, bis die Verriegelung hörbar auf der Tragschiene einrastet.Wenn Sie die Klemmen erst auf die Tragschiene schnappen und dann nebeneinander schieben ohnedas Nut und Feder ineinander greifen, wird keine funktionsfähige Verbindung hergestellt! Bei richtigerMontage darf kein nennenswerter Spalt zwischen den Gehäusen zu sehen sein.

Art und Quelle der GefahrDer Verriegelungsmechanismus der Klemmen und Koppler reicht in das Profil der Tragschiene hin-ein. Achten Sie bei der Montage der Komponenten darauf, dass der Verriegelungsmechanismusnicht in Konflikt mit den Befestigungsschrauben der Tragschiene gerät. Verwenden Sie zur Befesti-gung von Tragschienen mit einer Höhe von 7,5 mm unter den Klemmen und Kopplern flache Mon-tageverbindungen wie Senkkopfschrauben oder Blindnieten.

Demontage

Jede Klemme wird durch eine Verriegelung auf der Tragschiene gesichert, die zur Demontage gelöst werdenmuss:

1. Ziehen Sie vorsichtig die orangefarbige Lasche ca. 1 cm aus der zu demontierenden Klemme heraus,bis die Lasche locker hervorsteht. Jetzt ist für diese Klemme die Verriegelung mit der Tragschiene ge-löst und die Klemme kann ohne großen Kraftaufwand von der Tragschiene gezogen werden.

2. Greifen Sie dazu mit Daumen und Zeigefinger die entriegelte Klemme gleichzeitig oben und unten anden geriffelten Gehäuseflächen und ziehen Sie die Klemme von der Tragschiene weg.

Verbindungen innerhalb eines Busklemmenblocks

Die elektrischen Verbindungen zwischen Buskoppler und Busklemmen werden durch dasZusammenstecken der Komponenten automatisch realisiert:

• Die sechs Federkontakte des K-Bus/E-Bus übernehmen die Übertragung der Daten und dieVersorgung der Busklemmenelektronik.

• Die Powerkontakte übertragen die Versorgung für die Feldelektronik und stellen so innerhalb desBusklemmenblocks eine Versorgungsschiene dar. Die Versorgung der Powerkontakte erfolgt überKlemmen auf dem Buskoppler.

Montage und Verdrahtung

BK9053, BK910316 Version: 2.3.0

PowerkontakteBeachten Sie bei der Projektierung eines Busklemmenblocks die Kontaktbelegungen der einzelnenBusklemmen, da einige Typen (z. B. analoge Busklemmen oder digitale 4-Kanal-Busklemmen) diePowerkontakte nicht oder nicht vollständig durchschleifen. Einspeiseklemmen (KL91xx, KL92xxbzw. EL91xx, EL92xx) unterbrechen die Powerkontakte und stellen so den Anfang einer neuen Ver-sorgungsschiene dar.

PE-Powerkontakt

Der Powerkontakt mit der Bezeichnung PE kann als Schutzerde eingesetzt werden. Der Kontakt ist ausSicherheitsgründen beim Zusammenstecken voreilend und kann Kurzschlussströme bis 125 A ableiten.

HINWEISBeschädigung des Gerätes möglichBeachten Sie, dass aus EMV-Gründen die PE-Kontakte kapazitiv mit der Tragschiene verbunden sind. Daskann bei der Isolationsprüfung zu falschen Ergebnissen und auch zur Beschädigung der Klemme führen(z. B. Durchschlag zur PE-Leitung bei der Isolationsprüfung eines Verbrauchers mit 230 V Nennspannung).Klemmen Sie zur Isolationsprüfung die PE- Zuleitung am Buskoppler bzw. der Einspeiseklemme ab! Umweitere Einspeisestellen für die Prüfung zu entkoppeln, können Sie diese Einspeiseklemmen entriegeln undmindestens 10 mm aus dem Verbund der übrigen Klemmen herausziehen.

WARNUNGVerletzungsgefahr durch Stromschlag!Der PE-Powerkontakt darf nicht für andere Potentiale verwendet werden!

Verdrahtung

Bis zu acht Anschlüsse ermöglichen den Anschluss von massiven oder feindrähtigen Leitungen an dieBusklemmen. Die Klemmen sind in Federkrafttechnik ausgeführt. Schließen Sie die Leitungenfolgendermaßen an:

1. Öffnen Sie eine Federkraftklemme, indem Sie mit einem Schraubendreher oder einem Dorn leicht indie viereckige Öffnung über der Klemme drücken.

2. Der Draht kann nun ohne Widerstand in die runde Klemmenöffnung eingeführt werden.3. Durch Rücknahme des Druckes schließt sich die Klemme automatisch und hält den Draht sicher und

dauerhaft fest.

SchirmungAnaloge Sensoren und Aktoren sollten immer mit geschirmten, paarig verdrillten Leitungen ange-schlossen werden.

3.3 Spannungsversorgung, Potenzialgruppen

Spannungsversorgung des Buskopplers

Die Buskoppler benötigen zum Betrieb eine 24 V Gleichspannung. Der Anschluss findet über die oberenFederkraftklemmen mit der Bezeichnung 24 V und 0 V statt. Die Versorgungsspannung versorgt dieBuskopplerelektronik und über den K-Bus/E-Bus die Busklemmen. Die Spannungsversorgung derBuskopplerelektronik und die des K-Bus/E-Bus sind galvanisch von der Spannung der Feldebene getrennt.

Einspeisung für die Powerkontakte

Die unteren sechs Anschlüsse mit Federkraftklemmen können zur Einspeisung der Peripherieversorgungbenutzt werden. Die Federkraftklemmen sind paarweise mit einem Powerkontakt verbunden. DieEinspeisung zu den Powerkontakten besitzt keine Verbindung zur Spannungsversorgung der Buskoppler.Die Auslegung der Einspeisung lässt Spannungen bis zu 24 V zu. Die paarweise Anordnung und dieelektrische Verbindung zwischen den Speiseklemmkontakten ermöglicht das Durchschleifen der

Montage und Verdrahtung

BK9053, BK9103 17Version: 2.3.0

Anschlussdrähte zu unterschiedlichen Klemmpunkten. Die Strombelastung über den Powerkontakten darf10 A nicht dauerhaft überschreiten. Die Strombelastbarkeit zwischen zwei Federkraftklemmen ist mit derBelastbarkeit der Verbindungsdrähte identisch.

Powerkontakte

An der rechten Seitenfläche des Buskopplers befinden sich drei Federkontakte derPowerkontaktverbindungen. Die Federkontakte sind in Schlitzen verborgen um den Berührungsschutzsicherzustellen. Durch das Anreihen einer Busklemme werden die Messerkontakte auf der linken Seite derBusklemme mit den Federkontakten verbunden. Die Nut/Federführung an der Ober- und Unterseite derBuskoppler und Busklemmen garantiert sichere Führung der Powerkontakte.

Konfigurations-Schnittstelle (nicht für BK1250, EK1x00)

Auf der unteren Seite der Frontfläche sind die Standardbuskoppler mit einer RS232-Schnittstelleausgerüstet. Der Miniaturstecker kann mit einem Verbindungskabel und der Konfigurations-SoftwareKS2000 mit einem PC verbunden werden. Die Schnittstelle erlaubt das Konfigurieren der Busklemmen, wiezum Beispiel das Einstellen des Verstärkungsfaktors der analogen Kanäle. Über die Schnittstelle kann auchdie Zuordnungen der Busklemmen- Daten zum Prozessabbild im Buskoppler verändert werden. DieFunktionalität der Konfigurationsschnittstelle ist auch über den Feldbus mit der String-Kommunikation zuerreichen.

Potenzialtrennung

Die Buskoppler arbeiten mit drei unabhängigen Potenzialgruppen. Die Versorgungsspannung speistgalvanisch getrennt die K-Bus/E-Bus-Elektronik im Buskoppler und den K-Bus/E-Bus selbst. Aus derVersorgungsspannung wird weiter die Betriebsspannung für den Betrieb des Feldbusses erzeugt.

Anmerkung: Alle Busklemmen haben eine galvanische Trennung zum K-Bus/E-Bus. Der K-Bus/E-Bus istdadurch vollständig galvanisch gekapselt.

Abb. 5: Potenzialtrennung

Montage und Verdrahtung

BK9053, BK910318 Version: 2.3.0

3.4 Ethernet-AnschlussDer Anschluss an den Ethernet-Bus erfolgt über einen RJ45-Stecker (Westernstecker).

Abb. 6: RJ45-Stecker

Verkabelung

Ethernet-Verbindung von PC zu BK910x über einen Switch

Abb. 7: Ethernet-Verbindung von PC zu BK910x über einen Switch

Verbinden Sie die Netzwerkkarte des PCs über ein Standart-Ethernetkabel mit dem Hub, und das Hubebenfalls über ein Standard-Ethernetkabel mit dem Busklemmen-Controller. Die Verbindung über einenSwitch erfolgt auf die gleiche Weise.

Direkte Ethernet-Verbindung von PC zu BK910x

Abb. 8: Direkte Ethernet-Verbindung von PC zu BK910x

Um den PC direkt mit dem Busklemmen-Controller zu verbinden, müssen Sie ein Standard-Ethernetkabelverwenden.

Belegung des RJ45-Steckers

PIN Signal Beschreibung1 TD + Transmit +2 TD - Transmit -3 RD + Receive +4 - reserviert5 - reserviert6 RD - Receive -7 - reserviert8 - reserviert

Montage und Verdrahtung

BK9053, BK9103 19Version: 2.3.0

3.5 Ethernet-Topologien

BK9053

Da der BK9053 nur einen Port besitzt, muss der Aufbau in klassischer Sterntopologie erfolgen.

BK9103

Der BK9103 besitzt einen internen Dreifach-Switch mit zwei externen und einem internen Port. Der interneSwitch ermöglicht den einfachen Aufbau einer Linien-Topologie. Sie können maximal 20 BK9103 zu einerphysikalischen Linie hintereinander schalten. Dabei darf die Distanz zwischen zwei BK9103 maximal100 Meter betragen. Die gesamte Länge der so aufgebauten Linie darf also zwei Kilometer betragen. Indiese Linie darf kein weiterer Switch eingebaut werden.

Abb. 9: Ethernet-Topologie mit mehreren BK9103 in zwei Linien

Es ist auch mit dem BK9103 der Aufbau einer klassischen Sterntopologie möglich. Der zweite Port wird dannnicht benutzt. Beide Port-Schnittstellen sind gleichwertig.

Montage und Verdrahtung

BK9053, BK910320 Version: 2.3.0

3.6 Ethernet-Kabel

Übertragungsstandards

10Base5

Das Übertragungsmedium für 10Base5 ist ein dickes Koaxialkabel (Yellow Cable) mit einer max.Übertragungsgeschwindigkeit von 10 MBaud und einer Linien-Topologie mit Abzweigen (Drops), an diejeweils ein Teilnehmer angeschlossen wird. Da hier alle Teilnehmer an einem gemeinsamenÜbertragungsmedium angeschlossen sind, kommt es bei 10Base5 zwangsläufig häufig zu Kollisionen.

10Base2

10Base2 (Cheaper net) ist eine Weiterentwicklung von 10Base5 und hat den Vorteil dass diesesKoaxialkabel billiger und durch eine höhere Flexibilität einfacher zu verlegen ist. Es können mehrere Gerätean eine 10Base2-Leitung angeschlossen werden. Häufig werden die Abzweige eines 10Base5-Backbonesals 10Base2 ausgeführt.

10BaseT

Beschreibt ein Twisted-Pair-Kabel für 10 MBaud. Hierbei wird das Netz sternförmig aufgebaut, so dass nunnicht mehr jeder Teilnehmer am gleichem Medium hängt. Dadurch führt ein Kabelbruch nicht mehr zumAusfall des gesamten Netzes. Durch den Einsatz von Switches als Sternkoppler können Kollisionenvermindert oder bei Voll-Duplex Verbindungen auch vollständig vermieden werden.

100BaseT

Twisted-Pair-Kabel für 100 MBaud. Für die höhere Datengeschwindigkeit ist eine bessere Kabelqualität unddie Verwendung entsprechender Hubs oder Switches erforderlich.

10BaseF

Der Standard 10BaseF beschreibt mehrere Lichtwellenleiter-Varianten.

Kurzbezeichnung der Kabeltypen für 10BaseT und 100BaseT

Twisted-Pair Kupferkabel für sternförmige Topologie, wobei der Abstand zwischen zwei Geräten 100 Meternicht überschreiten darf.

UTP

Unshielded Twisted-Pair (nicht abgeschirmte, verdrillte Leitung)Dieser Kabeltyp gehört zur Kategorie 3 und sind für industrielle Umgebungen nicht empfehlenswert.

S/UTP

Screened/Unshielded Twisted-Pair (mit Kupfergeflecht abgeschirmte, verdrillte Leitung)Besitzen einen Gesamtschirm aus einem Kupfergeflecht zur Reduktion der äußeren Störeinflüsse. DiesesKabel wird zum Einsatz mit dem Buskopplern empfohlen.

FTP

Foilesshielded Twisted-Pair (mit Alufolie abgeschirmte, verdrillte Leitung)Dieses Kabel hat eine alukaschierten Kunststoff-Folie-Gesamtschirm.

S/FTP

Screened/Foilesshielded Twisted-Pair (mit Kupfergeflecht und Alufolie abgeschirmte, verdrillte Leitung)Besitzt einen alukaschierten Gesamtschirm mit einem darüber liegenden Kupfergeflecht. Solche Kabelkönnen eine Störleistungsunterdrückung bis zu 70 dB erreichen.

Montage und Verdrahtung

BK9053, BK9103 21Version: 2.3.0

STP

Shielded Twisted-Pair (abgeschirmte, verdrillte Leitung)Beschreibt ein Kabel mit Gesamtschirm ohne weitere Angabe der Art der Schirmung.

S/STP

Screened/Shielded Twisted-Pair (einzeln abgeschirmte, verdrillte Leitung)Ein solche Bezeichnung kennzeichnet ein Kabel mit einer Abschirmung für jedes Leitungspaar sowie einenGesamtschirm.

ITP

Industrial Twisted-PairIst von Aufbau dem S/STP ähnlich, besitzt allerdings im Gegensatz zum S/STP nur 2 Leitungspaare.

3.7 ATEX - Besondere Bedingungen(Standardtemperaturbereich)

WARNUNGBeachten Sie die besonderen Bedingungen für die bestimmungsgemäße Verwendung vonBeckhoff-Feldbuskomponenten mit Standardtemperaturbereich in explosionsgefährdetenBereichen (Richtlinie 94/9/EG)!• Die zertifizierten Komponenten sind in ein geeignetes Gehäuse zu errichten, das eine Schutzart von

mindestens IP54 gemäß EN 60529 gewährleistet! Dabei sind die Umgebungsbedingungen bei der Ver-wendung zu berücksichtigen!

• Wenn die Temperaturen bei Nennbetrieb an den Einführungsstellen der Kabel, Leitungen oder Rohrlei-tungen höher als 70°C oder an den Aderverzweigungsstellen höher als 80°C ist, so müssen Kabel aus-gewählt werden, deren Temperaturdaten den tatsächlich gemessenen Temperaturwerten entsprechen!

• Beachten für Beckhoff-Feldbuskomponenten mit Standardtemperaturbereich beim Einsatz in explosions-gefährdeten Bereichen den zulässigen Umgebungstemperaturbereich von 0 bis 55°C!

• Es müssen Maßnahmen zum Schutz gegen Überschreitung der Nennbetriebsspannung durch kurzzeiti-ge Störspannungen um mehr als 40% getroffen werden!

• Die einzelnen Klemmen dürfen nur aus dem Busklemmensystem gezogen oder entfernt werden, wenndie Versorgungsspannung abgeschaltet wurde bzw. bei Sicherstellung einer nicht-explosionsfähigen At-mosphäre!

• Die Anschlüsse der zertifizierten Komponenten dürfen nur verbunden oder unterbrochen werden, wenndie Versorgungsspannung abgeschaltet wurde bzw. bei Sicherstellung einer nicht-explosionsfähigen At-mosphäre!

• Die Sicherung der Einspeiseklemmen KL92xx/EL92xx dürfen nur gewechselt werden, wenn die Versor-gungsspannung abgeschaltet wurde bzw. bei Sicherstellung einer nicht-explosionsfähigen Atmosphäre!

• Adresswahlschalter und ID-Switche dürfen nur eingestellt werden, wenn die Versorgungsspannung ab-geschaltet wurde bzw. bei Sicherstellung einer nicht-explosionsfähigen Atmosphäre!

Normen

Die grundlegenden Sicherheits- und Gesundheitsanforderungen werden durch Übereinstimmung mit denfolgenden Normen erfüllt:

• EN 60079-0:2012+A11:2013• EN 60079-15:2010

Kennzeichnung

Die für den explosionsgefährdeten Bereich zertifizierten Beckhoff-Feldbuskomponenten mitStandardtemperaturbereich tragen eine der folgenden Kennzeichnungen:

Montage und Verdrahtung

BK9053, BK910322 Version: 2.3.0

II 3G   KEMA 10ATEX0075 X Ex nA IIC T4 Gc   Ta: 0 … 55°C

oder

II 3G   KEMA 10ATEX0075 X Ex nC IIC T4 Gc   Ta: 0 … 55°C

3.8 ATEX - Besondere Bedingungen (erweiterterTemperaturbereich)

WARNUNGBeachten Sie die besonderen Bedingungen für die bestimmungsgemäße Verwendung vonBeckhoff-Feldbuskomponenten mit erweitertem Temperaturbereich (ET) in explosionsge-fährdeten Bereichen (Richtlinie 94/9/EG)!• Die zertifizierten Komponenten sind in ein geeignetes Gehäuse zu errichten, das eine Schutzart von

mindestens IP54 gemäß EN 60529 gewährleistet! Dabei sind die Umgebungsbedingungen bei der Ver-wendung zu berücksichtigen!

• Wenn die Temperaturen bei Nennbetrieb an den Einführungsstellen der Kabel, Leitungen oder Rohrlei-tungen höher als 70°C oder an den Aderverzweigungsstellen höher als 80°C ist, so müssen Kabel aus-gewählt werden, deren Temperaturdaten den tatsächlich gemessenen Temperaturwerten entsprechen!

• Beachten Sie für Beckhoff-Feldbuskomponenten mit erweitertem Temperaturbereich (ET) beim Einsatzin explosionsgefährdeten Bereichen den zulässigen Umgebungstemperaturbereich von -25 bis 60°C!

• Es müssen Maßnahmen zum Schutz gegen Überschreitung der Nennbetriebsspannung durch kurzzeiti-ge Störspannungen um mehr als 40% getroffen werden!

• Die einzelnen Klemmen dürfen nur aus dem Busklemmensystem gezogen oder entfernt werden, wenndie Versorgungsspannung abgeschaltet wurde bzw. bei Sicherstellung einer nicht-explosionsfähigen At-mosphäre!

• Die Anschlüsse der zertifizierten Komponenten dürfen nur verbunden oder unterbrochen werden, wenndie Versorgungsspannung abgeschaltet wurde bzw. bei Sicherstellung einer nicht-explosionsfähigen At-mosphäre!

• Die Sicherung der Einspeiseklemmen KL92xx/EL92xx dürfen nur gewechselt werden, wenn die Versor-gungsspannung abgeschaltet wurde bzw. bei Sicherstellung einer nicht-explosionsfähigen Atmosphäre!

• Adresswahlschalter und ID-Switche dürfen nur eingestellt werden, wenn die Versorgungsspannung ab-geschaltet wurde bzw. bei Sicherstellung einer nicht-explosionsfähigen Atmosphäre!

Normen

Die grundlegenden Sicherheits- und Gesundheitsanforderungen werden durch Übereinstimmung mit denfolgenden Normen erfüllt:

• EN 60079-0:2012+A11:2013• EN 60079-15:2010

Kennzeichnung

Die für den explosionsgefährdeten Bereich zertifizierten Beckhoff-Feldbuskomponenten mit erweitertemTemperaturbereich (ET) tragen die folgende Kennzeichnung:

II 3G   KEMA 10ATEX0075 X Ex nA IIC T4 Gc   Ta: -25 … 60°C

Montage und Verdrahtung

BK9053, BK9103 23Version: 2.3.0

oder

II 3G   KEMA 10ATEX0075 X Ex nC IIC T4 Gc   Ta: -25 … 60°C

3.9 ATEX-DokumentationHinweise zum Einsatz der Beckhoff Klemmensysteme in explosionsgefährdeten Be-reichen (ATEX)Beachten Sie auch die weiterführende Dokumentation

Hinweise zum Einsatz der Beckhoff Klemmensysteme in explosionsgefährdeten Bereichen (ATEX)

die Ihnen auf der Beckhoff-Homepage http://www.beckhoff.de im Bereich Download zur Verfügungsteht!

Parametrierung und Inbetriebnahme

BK9053, BK910324 Version: 2.3.0

4 Parametrierung und Inbetriebnahme

4.1 Anlaufverhalten des BuskopplersNach dem Einschalten überprüft der Buskoppler in einem Selbsttest alle Funktionen seiner Bauteile und dieKommunikation des K-Busses/E-Busses. Während dieser Phase blinkt die rote I/O-LED. Nach demerfolgreichen Selbsttest beginnt der Buskoppler die angesteckten Busklemmen in einem Busklemmentest zutesten und liest die Konfiguration ein. Aus der Konfiguration der Busklemmen entsteht eine interne, vonaußen nicht zugängliche, Aufbauliste. Für den Fall eines Fehlers geht der Buskoppler in denBetriebszustand Stop. Nach dem fehlerfreien Hochlauf geht der Buskoppler in den Zustand Feldbusstart.

Abb. 10: Anlaufverhalten des Buskopplers

Der Buskoppler kann nach der Fehlerbeseitigung nur durch erneutes Einschalten in den normalenBetriebszustand gebracht werden.

Parametrierung und Inbetriebnahme

BK9053, BK9103 25Version: 2.3.0

4.2 DIP-Schalter-EinstellungenÜber die DIP-Schalter können Sie zwischen verschiedenen Adressierungsmöglichkeiten und die Auswahldes PROFINET-Namens vergeben.

BK9103• Schalter rechte Position: OFF• Schalter linke Position: ON

Abb. 11: DIP-Schalter des BK9103

PROFINET-konform verhält sich das Gerät, wenn die DIP-Schalter 1 bis 8 auf OFF stehen und DIP-Schalter9 und 10 auf ON. Alle anderen Modi sind als Option möglich.

BK9053• Schalter rechte Position: ON• Schalter linke Position: OFF

Abb. 12: DIP-Schalter des BK9053

PROFINET-konform verhält sich das Gerät, wenn die DIP-Schalter 1 bis 8 (rot) auf OFF stehen und DIP-Schalter 1 und 2 (blau) auf ON. Alle anderen Modi sind als Option möglich.

PROFINET Name über DIP-SchalterHier wird der Name aus bk9103-xxx + DIP-Schalter gebildet. xxx entspricht den DIP-Schaltern1 bis 8. bk muss klein geschrieben werden!

Parametrierung und Inbetriebnahme

BK9053, BK910326 Version: 2.3.0

BK9103,DIP9

BK9103,DIP10

Beschreibung Verhalten bei Neustart Verhalten bei Herstellerein-stellung

BK9053DIP1 blau

BK9053DIP2 blau

0 0 Letztes Byte derIP-Adresse überdie DIP-Schalter1 bis 8

• PN-Name aus demSpeicher

• IP-Adresse über DIP-Schalter 1 bis 8

• PN-Name wird Leerstring• IP-Adresse über DIP-

Schalter172.16.17.xxx (xxx DIP-Schalter)SNM 255.255.0.0

0 1 DHCPDIP-Schalter1 bis 8 auf OFF

• PN-Name aus demSpeicher

• IP-Adresse und SNMüber DHCP

• PN-Name wird Leerstring• IP-Adresse und SNM über

DHCP• DNS Name "bk9103-xxyyzz"

xxyyzz letzten 3 Byte derMAC-ID

DHCPDIP-Schalter1 bis 8 auf ON

• PN-Name über DIP-Schalter 1 bis 8*

• IP-Adresse und SNMüber DHCP

• PN-Name über DIP-Schalter1 bis 8

• IP-Adresse und SNM überDHCP

• DNS Name "bk9103-xxyyzz"xxyyzz letzten 3 Byte derMAC-ID

1 0 BootP • PN-Name aus demSpeicher

• IP-Adresse und SNMüber BootP

• PN-Name wird Leerstring• IP-Adresse über BootP

1 1 PROFINET-konformDIP-Schalter1 bis 8 auf OFF

• PN-Name aus demSpeicher

• IP-Adresse aus demSpeicher

• PN-Name wird Leerstring• IP-Adresse 0.0.0.0

PROFINET mitfestem NamenDIP-Schalter1 bis 8 auf ON

• PN-Name über DIP-Schalter 1 bis 8*

• IP-Adresse aus demSpeicher

• PN-Name über DIP-Schalter1 bis 8

• IP-Adresse 0.0.0.0

*) PROFINET-Name (PN-Name) kann nicht von der Steuerung überschrieben werden.

Legende

PN - ProfinetSNM - SubNetMaskDHCP - Dynamic Host Configuration ProtocolDNS - Domain Name Server

Parametrierung und Inbetriebnahme

BK9053, BK9103 27Version: 2.3.0

4.3 NetzwerkklassenMan unterscheidet drei verschiedene Netzwerkklassen. Diese legen fest, wie viele Adress-Bits für dieNetzwerk-ID und wie viele für die Knotennummer (z. B. für PCs oder Buskoppler) reserviert werden. DieUnterscheidung findet in den ersten drei Bits der IP-Adresse statt.

Netzwerk-klasse

Anzahl Bits für dieNetzwerk-ID

Ermöglicht An-zahl Netzwerke

Anzahl Bits für dieKnotenadresse

Ermöglicht Anzahl Knotenpro Netzwerk

A 7 126 24 16 777 214B 14 16 382 16 65 536C 21 2 097 150 8 254

Einmalige IP-AdresseEine IP-Adresse muss im gesamten verbundenen Netzwerk einmalig sein!

Abb. 13: Netzwerkklassen

Gleiche NetzwerkklasseDie eingestellte IP-Adresse muss bei einer Kommunikation mit einem anderen Ethernet-Teilnehmerdie gleiche Netzwerkklasse besitzen. Beispiel: Ihr PC hat die Adresse 172.16.17.55, damit mussder Koppler die Adresse 172.16.xxx.xxx haben (die xxx stehen für eine Zahl von 0...255. Die 0 wirdüblicherweise vom Router/Switch benutzt sollte dafür reserviert bleiben).

Um sich die Adresse des eigenen PCs anzusehen, kann man bei Windows NT/2000/XP im DOS-Fensterden Befehl ipconfig eingeben.

Parametrierung und Inbetriebnahme

BK9053, BK910328 Version: 2.3.0

4.4 IP-AdresseIn der Regel wird die IP Adresse bei PROFINET über die Steuerung (PROFINET Controller) vorgegeben undbraucht daher nicht im Buskoppler eingestellt zu werden. Die Adressierung der Buskoppler erfolgt über denPROFINET-Namen, welcher mit unterschiedlichen Verfahren eingestellt werden kann (s. DIP-Schalter-Einstellungen [} 25]).

In Ausnahmefällen macht es Sinn dem Koppler eine IP Adresse vorab zu geben (ohne PROFINETangeschlossen zu haben), zum Beispiel damit man über die KS2000 Software und Ethernet auf die Kopplerzugreifen kann.

4.4.1 IP-Adresse und PROFINET-NameDie Einstellung der IP-Adresse kann mit drei unterschiedlichen Verfahren durchgeführt werden, die imFolgenden genauer beschrieben werden.

Verfahren Erläuterung Benötigte KomponentenKS2000 Adressierung über die Konfigurations-

Software KS2000 und DIP-Schalter [} 28]Konfigurations-Software KS2000 und KS2000-Kabel

BootP Adressierung über BootP-Server [} 30] BootP-ServerDHCP Adressierung über DHCP-Server [} 31] DHCP-Server

4.4.2 Adresseinstellung mit KS2000Mit der der Konfigurations-Software KS2000 können Sie (ab Version 3.2.8) die TCP/IP-Adresse perDialogfenster einstellen oder direkt in die Register schreiben. Die DIP-Schalter 9 und 10 (beim BK9050 DIP-Schalter 1 und 2 in blau) müssen beide vor dem Einschalten auf OFF (0) stehen.

Tabelle 100

Register High-Byte Low-Byte0 IP-Byte 2 IP-Byte 11 Nicht benutzt IP-Byte 3

Default

Byte Default-Wert (hex) Default-Wert (dez)1 0xAC 172dez

2 0x10 16dez

3 0x11 17dez

4 (DIP-Schalter) (0 bis 255dez)

Beispiel

Abb. 14: DIP-Schalter

Schalter-Nr. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10Wertigkeit 1 2 4 8 16 32 64 128 - -Im Beispiel ON OFF OFF ON OFF OFF ON ON OFF OFFWert 1 0 0 8 0 0 64 128 - - Summe=201

Parametrierung und Inbetriebnahme

BK9053, BK9103 29Version: 2.3.0

Software-ResetUm Änderungen in den Tabellen des Buskopplers zu speichern ist ein Software-Reset erforderlich.Ein Hardware-Reset (Power on/off) reicht nicht aus!

Parametrierung und Inbetriebnahme

BK9053, BK910330 Version: 2.3.0

4.4.3 Einstellung der IP-Adresse über den Beckhoff BootP-ServerStellen Sie für die Adresseinstellung mit dem Beckhoff BootP-Server den DIP-Schalter 9 auf ON (1) und denDIP-Schalter 10 auf OFF (0). Die DIP-Schalter 1-8 haben dann keine Adress-Funktion mehr. Ist dies nichtder Fall so meldet der Buskoppler LED-Fehler-Code 6-4 (siehe Diagnose LEDs [} 40]). Während derAdressvergabe blinkt die LED TCP/IP ERROR.

Speicherverhalten der IP-Adresse

DIP-Schalter 1-8 in Stellung ON

Die vom BootP-Server vergebene IP-Adresse wird gespeichert und der BootP-Service wird beim nächstenKaltstart nicht gestartet.Die Adresse kann durch Reaktivierung der Herstellereinstellungen (mittels Konfigurationssoftware KS2000oder DIP-Schalter und Endklemme) wieder gelöscht werden.

DIP-Schalter 1-8 in Stellung OFF

Die vom BootP-Server vergebene IP-Adresse ist nur bis zum Ausschalten des Buskopplers gültig. Beimnächsten Kaltstart muss der BootP-Server dem Buskoppler eine neue IP-Adresse vergeben.Bei einem Software-Reset des Buskopplers bleibt die Adresse allerdings erhalten.

Beckhoff BootP-Server

Beckhoff bietet einen BootP-Server für Windows 98, ME, NT4.0, NT2000 und XP an. Sie finden dieInstallationsversion auf der Beckhoff TwinCAT CD unter dem Folder >Unsupported Utilities< oder unterhttp://download.beckhoff.com/.

Abb. 15: Konfiguration des Beckhoff BootP-Servers

Sobald der BootP-Server gestartet wird zeigt das Fenster New MAC Address alle Beckhoff-Knoten an, dieim BootP-Betrieb arbeiten und noch keine IP-Adresse bekommen haben. Die Zuweisung MAC-ID zu IP-Adresse erfolgt mit dem Button "<<". Eine erfolgreiche Zuweisung wird im Log-Fenster angezeigt.Um den BootP-Server beim Booten Ihres PCs automatisch zu starten reicht eine Verknüpfung im Autostartvon Windows. Fügen Sie hierzu im Verknüpfungspfad den Parameter /Start an (.../TcBootPDlg.exe/start).

Parametrierung und Inbetriebnahme

BK9053, BK9103 31Version: 2.3.0

4.4.4 Adresseinstellung über einen DHCP-ServerStellen Sie für die Adresseinstellung über einen DHCP-Server den DIP-Schalter 9 auf OFF (0) und den DIP-Schalter 10 auf ON (1).

In diesem Zustand ist der DHCP-Dienst eingeschaltet und der Buskoppler bekommt eine IP-Adresse vomDHCP-Server zugewiesen.Der DHCP-Server muss hierfür die MAC-ID des Buskopplers kennen und sollte dieser MAC-ID bei jedemHochlauf dieselbe IP-Adresse zuweisen!

Während der Adressvergabe blinkt die LED TCP/IP Error.

4.4.5 Subnetz-MaskeDie Subnetz-Maske unterliegt der Kontrolle des Netzwerkverwalters und legt die Struktur der Subnetze fest.

Kleine Netze ohne Router benötigen keine Subnetz-Maske. Das gleiche gilt, wenn Sie keine registrierten IP-Nummern verwenden. Sie können die Subnetz-Maske dazu verwenden, anstelle des Gebrauchs vielerNetznummern das Netz mit dieser Maske zu unterteilen.

Die Subnetz-Maske ist eine 32-Bit Ziffer:

• Einsen in der Maske kennzeichnen den Subnetz-Nummernteil eines Adressraums.• Nullen kennzeichnen den Teil des Adressraums, der für die Host-IDs zur Verfügung steht.

Beschreibung Binäre Darstellung Dezimale DarstellungIP-Adresse 10101100.00010000.00010001.11001000 172.16.17.200Subnetz-Maske 11111111.11111111.00010100.00000000 255.255.20.0Netz-ID 10101100.00010000.00010000.00000000 172.16.16.0Host-ID 00000000.00000000.00000001.11001000 0.0.1.200

Standard Subnetz-Maske

Adressklasse Standard Subnetz-Maske (dezimal) Standard Subnetz-Maske (hex)A 255.0.0.0 FF.00.00.00B 255.255.0.0 FF.FF.00.00C 255.255.255.0 FF.FF.FF.00

Subnetze und Host-NummerDie Subnetze 0 und das nur aus nur Einsen bestehende Subnetz dürfen nicht verwendet werden!Die Host-Nummer 0 und die aus nur Einsen bestehende Host-Nummer dürfen nicht verwendet wer-den! Wenn die IP-Adresse über die Konfigurations-Software KS2000 eingestellt wurde, muss auch dieSubnetz-Maske mit der Konfigurations-Software KS2000 geändert werden. Bei ARP-Adressierung wird anhand der IP-Adresse die dazugehörige Standard Subnetz-Maske ein-getragen. Bei BootP und DHCP wird die Subnetz-Maske mit vom Server übertragen.

4.4.6 Test der IP-AdresseZum Testen der IP-Adresse können Sie in einer Windows-Eingabeaufforderung das Kommando Pingbenutzen.

Parametrierung und Inbetriebnahme

BK9053, BK910332 Version: 2.3.0

Abb. 16: Test der IP-Adresse über das Kommando Ping

Konfiguration

BK9053, BK9103 33Version: 2.3.0

5 Konfiguration

5.1 GSDML-KonfigurationsdateienZu den Buskopplern BK9053 und BK9103 finden Sie die aktuellen Konfigurationsdatei für den PROFINET-Master auf der Beckhoff Homepage unter Downloads:

http://www.beckhoff.de/german/download/bkconfg.htm

5.2 Mapping der BusklemmenDie Busklemmen KLxxxx oder KSxxxx mappen sich in der Reihenfolge am Buskoppler, wie dieseHardwaremäßig angeschlossen sind. KLxxxx und KSxxxx Busklemmen werden nicht unterschieden.Busklemmen die kein Prozessabbild besitzen müssen und können nicht konfiguriert werden, zum BeispielKL9100, KL9020, KL9050, KL9010.

Für digitale Busklemmen wird immer mindestens ein Byte reserviert.Bespiel: KL1xx2 2 digitale Eingänge, 8 Bit wobei die ersten beiden Bits 0-1 mit der Klemme belegt sind. Bits2-7 haben keine Bedeutung.

Komplexe Busklemmen werden mit Ein- und Ausgangsprozessabbild dargestellt.Beispiel: KL3001 1 analoger Eingang 1 Byte Control oder Status Informationen, ein Leerbyte, 2 Byte Daten.

5.3 Konfigurationsbeispiel mit Step 7Installieren Sie die GSDML-Datei (ab Step 7 ab Version 5.4 + SP1)

Öffnen Sie dazu den Hardware Manager. Installieren Sie die GSDML-Datei.

Abb. 17: Step 7 - Installieren der GSDML-Datei

Fügen Sie einen BK9103 als Knoten in ihren Manager ein und fügen Sie dann die Klemmen entsprechendIhrer Konfiguration an.

Konfiguration

BK9053, BK910334 Version: 2.3.0

Abb. 18: Step 7 - Einfügen des Buskopplers BK9103 und der Busklemmen entsprechend der Konfiguration

Tragen Sie den Namen des PN-Gerätes ein, zum Beispiel bk9103-1 (bk muss Klein geschrieben sein).

Stellen Sie die DIP Schalter des BK9103 1,9 und 10 auf ON alle anderen auf OFF und schalten dann denKoppler ein).

Abb. 19: Step 7 - Eintragen des Namens für das PROFINET-GERÄT

Die Konfiguration sieht zum Beispiel jetzt wie folgt aus. Laden Sie die Konfiguration in ihrer Steuerung.

Konfiguration

BK9053, BK9103 35Version: 2.3.0

Abb. 20: Step 7 - Darstellung der Konfiguration in der Steuerung

Feldbussystem

BK9053, BK910336 Version: 2.3.0

6 Feldbussystem

6.1 FeldbusübersichtEthernet wurde ursprünglich von DEC, Intel und Xerox (als DIX-Standard) für die Datenübertragungzwischen Bürogeräten entwickelt. Heute versteht man darunter meist die Spezifikation IEEE 802.3 CSMA/CD, die 1985 veröffentlicht wurde. Diese Technologie ist durch ihren weltweiten Einsatz und die hohenStückzahlen überall erhältlich und sehr preiswert. Eine Anbindung an vorhandene Netze kann so problemlosrealisiert werden.

Mittlerweile gibt es die verschiedensten Übertragungsmedien: Koaxialkabel (10Base5), Lichtwellenleiter(10BaseF) oder verdrillte Zweidrahtleitung (10BaseT) mit Schirmung (STP) oder ohne Schirmung (UTP). MitEthernet lassen sich verschieden Topologien aufbauen wie Ring, Linie oder Stern.

Ethernet transportiert Ethernet-Pakete von einem Sender zu einem oder mehreren Empfängern. DieseÜbertragung verläuft ohne Quittung und ohne Wiederholung von verlorenen Paketen. Für die sichere Daten-Kommunikation stehen Protokolle wie TCP/IP zu Verfügung, die auf Ethernet aufsetzen.

Grundlagen

Internet-Protokoll (IP)

Die Grundlage der Datenkommunikation ist das Internet-Protokoll (IP). IP transportiert Datenpakete voneinem Teilnehmer zu einem anderen, der sich im gleichen oder in einem anderen Netz befinden kann. IPkümmert sich dabei um das Adress-Management (Finden und Zuordnen der MAC-IDs), die Segmentierungund die Pfadsuche (Routing). Wie das Ethernet-Protokoll gewährleistet auch IP keinen gesichertenTransport der Daten; Datenpakete können verloren gehen oder in ihrer Reihenfolge vertauscht werden.

Für einen standardisierten, gesicherten Informationsaustausch zwischen beliebig vielen verschiedenenNetzwerken wurde TCP/IP entwickelt. Dabei ist TCP/IP weitgehend unabhängig von der verwendeten Hard-und Software. Oftmals als ein Begriff verwendet, handelt es sich hierbei um mehrere aufeinanderaufgesetzte Protokolle: z. B. IP, TCP, UDP, ARP und ICMP.

Transmission Control Protocol (TCP)

Das auf IP aufsetzende Transmission Control Protocol (TCP) ist ein verbindungsorientiertes Transport-Protokoll. Es umfasst Fehlererkennungs- und Behandlungsmechanismen. Verlorengegangene Telegrammewerden wiederholt.

User Datagram Protocol (UDP)

UDP ist ein verbindungsloses Transport-Protokoll. Es gibt keine Kontrollmechanismen beim Datenaustauschzwischen Sender und Empfänger. Dadurch resultiert eine schnellere Verarbeitungsgeschwindigkeit als zumBeispiel bei TCP. Eine Prüfung ob das Telegramm angekommen ist muss vom übergeordneten Protokolldurchgeführt werden.

Internet Control Message Protocol (ICMP)

Dient dem Informationsaustausch der Endgeräte über den aktuellen Status des Internet-Protokolls.

Address Resolution Protocol (ARP)

Dient der Umwandlung zwischen IP-Adressen und MAC-Adressen.

BootP

Das BootP-Protokoll ermöglicht das Einstellen und Ändern der TCP/IP-Adresse indem der Netzwerk-Teilnehmer mit der MAC-ID angesprochen wird.

Feldbussystem

BK9053, BK9103 37Version: 2.3.0

6.2 EthernetEthernet wurde ursprünglich von DEC, Intel und Xerox (als DIX-Standard) für die Datenübertragungzwischen Bürogeräten entwickelt. Heute versteht man darunter meist die Spezifikation IEEE 802.3 CSMA/CD, die 1985 veröffentlicht wurde. Diese Technologie ist durch ihren weltweiten Einsatz und die hohenStückzahlen überall erhältlich und sehr preiswert. Eine Anbindung an vorhandene Netze kann so problemlosrealisiert werden.

Mittlerweile gibt es die verschiedensten Übertragungsmedien: Koaxialkabel (10Base5), Lichtwellenleiter(10BaseF) oder verdrillte Zweidrahtleitung (10BaseT) mit Schirmung (STP) oder ohne Schirmung (UTP). MitEthernet lassen sich verschieden Topologien aufbauen wie Ring, Linie oder Stern.

Ethernet transportiert Ethernet-Pakete von einem Sender zu einem oder mehreren Empfängern. DieseÜbertragung verläuft ohne Quittung und ohne Wiederholung von verlorenen Paketen. Für die sichere Daten-Kommunikation stehen Protokolle wie TCP/IP zu Verfügung, die auf Ethernet aufsetzen.

MAC-ID

Sender und Empfänger von Ethernet-Paketen werden über die MAC-ID adressiert. Die MAC-ID ist ein 6 Bytegroßer Identifikations-Code, der eineindeutig, d.h. für jedes Ethernet-Gerät weltweit unterschiedlich ist. DieMAC-ID besteht aus zwei Teilen. Der erste Teil (d.h. die ersten 3 Byte) ist eine Herstellerkennung. Die FirmaBeckhoff hat die Kennung 00 01 05. Die nächsten 3 Byte werden durch den Hersteller vergeben undentsprechen einer eindeutigen Seriennummer. Die MAC-ID kann zum Beispiel beim BootP-Protokoll zumEinstellen der TCP/IP-Nummer verwendet werden. Dafür wird ein Telegramm zum entsprechenden Knotengeschickt, das die Informationen wie Name oder TCP/IP-Nummer beinhaltet. Sie können die MAC-ID mit derKonfigurationssoftware KS2000 auslesen.

Internet-Protokoll (IP)

Die Grundlage der Datenkommunikation ist das Internet-Protokoll (IP). IP transportiert Datenpakete voneinem Teilnehmer zu einem anderen, der sich im gleichen oder in einem anderen Netz befinden kann. IPkümmert sich dabei um das Adress-Management (Finden und Zuordnen der MAC-IDs), die Segmentierungund die Pfadsuche (Routing). Wie das Ethernet-Protokoll gewährleistet auch IP keinen gesichertenTransport der Daten; Datenpakete können verloren gehen oder in ihrer Reihenfolge vertauscht werden.

Für einen standardisierten, gesicherten Informationsaustausch zwischen beliebig vielen verschiedenenNetzwerken wurde TCP/IP entwickelt. Dabei ist TCP/IP weitgehend unabhängig von der verwendeten Hard-und Software. Oftmals als ein Begriff verwendet, handelt es sich hierbei um mehrere aufeinanderaufgesetzte Protokolle: z. B. IP, TCP, UDP, ARP und ICMP.

Transmission Control Protocol (TCP)

Das auf IP aufsetzende Transmission Control Protocol (TCP) ist ein verbindungsorientiertes Transport-Protokoll. Es umfasst Fehlererkennungs- und Behandlungsmechanismen. Verlorengegangene Telegrammewerden wiederholt.

User Datagram Protocol (UDP)

UDP ist ein verbindungsloses Transport-Protokoll. Es gibt keine Kontrollmechanismen beim Datenaustauschzwischen Sender und Empfänger. Dadurch resultiert eine schneller Verarbeitungsgeschwindigkeit als zumBeispiel bei TCP. Eine Prüfung ob das Telegramm angekommen ist muss vom übergeordneten Protokolldurchgeführt werden.

Feldbussystem

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Abb. 21: User Datagram Protocol (UDP)

Auf TCP/IP und UDP/IP aufsetzende Protokolle

Auf TCP/IP bzw. UDP können folgende Protokolle aufsetzen:

• ADS• ModbusTCP

Beide Protokolle sind parallel auf dem Buskoppler implementiert, so dass für die Aktivierung der Protokollekeine Konfiguration nötig ist.

Abb. 22: Auf TCP/IP und UDP/IP aufsetzende Protokolle

ADS setzt wahlweise auf TCP oder UDP auf, während ModbusTCP stets auf TCP/IP basiert.

Feldbussystem

BK9053, BK9103 39Version: 2.3.0

6.3 TopologieMit 10BaseT und 100BaseT werden mehrere Stationen im Ethernet-Standard sternförmig verbunden.

Stern-Topologie

Ein Stern-LAN besteht in der einfachsten Netzform aus einzelnen Punkt-zu-Punkt-Verbindungen. AlleNachrichten laufen über einen zentralen Knoten (Hub oder Switch), der je nach Zieladresse dieInformationen an den gewünschten Empfänger weitergibt.

Baum-Topologie

Eine Baum Topologie besteht aus mehreren verbundenen Stern-Topologien. Sobald mehrere Hubs oderSwitches im Netz vorhanden sind, ist eine Baumtopologie vorhanden. Ideal ist es, die Verbindungenzwischen den Sternkopplern besonders breitbandig auszuführen, da diese den meisten Datenverkehrtransportieren. Beim Aufbau von Baum-Topologien ist die Repeater-Regel zu beachten, die auch als 5-4-3-Repeater-Regel bezeichnet wird. Maximal zwei Repeater-Paare (bzw. Hub-Paare) dürfen imÜbertragungsweg zwischen zwei beliebigen Stationen sein, sofern sie nicht durch Bridges, Switches oderRouter getrennt sind. Ein Übertragungsweg kann aus maximal fünf Segmenten und vier Repeater-Sets (zweiRepeater-Paaren) bestehen. Dabei können bis zu drei Segmente Koax-Segmente sein, an denen dieStationen angeschlossen sind, die restlichen Segmente müssen Punkt-zu-Punkt-Verbindungen sein, dieauch als IRL-Verbindung (Inter Repeater Link) bezeichnet werden.

Verkabelungsrichtlinien

Allgemeine Richtlinien für den Netzwerkaufbau eines LAN gibt die Strukturierte Verkabelung vor. Darin sindmaximal zulässige Kabellängen für die Gelände-, Gebäude- und Etagenverkabelung festgelegt. In denStandards EN 50173, ISO 11801 und TIA 568-A normiert, bildet die Strukturierte Verkabelung die Grundlagefür eine zukunftsweisende, anwendungsunabhängige und wirtschaftliche Netzwerk-Infrastruktur. DieVerkabelungsstandards definieren einen Geltungsbereich mit einer geographischen Ausdehnung von bis zu3 km und für eine Bürofläche von bis zu 1 Mio. Quadratmeter mit 50 bis 50.000 Endgeräten. Darüberbeschreiben sie Empfehlungen für den Aufbau eines Verkabelungssystems. Abhängig von der gewähltenTopologie, den unter Industriebedingungen eingesetzten Übertragungsmedien und Koppelmodulen sowievon dem Einsatz von Komponenten verschiedener Hersteller in einem Netz können sich abweichendeAngaben ergeben. Die Angaben verstehen sich hier deshalb lediglich als Empfehlungen.

Fehlerbehandlung und Diagose

BK9053, BK910340 Version: 2.3.0

7 Fehlerbehandlung und Diagose

7.1 Diagnose-LEDsNach dem Einschalten überprüft der Buskoppler sofort die angeschlossene Konfiguration. Der fehlerfreieHochlauf wird durch das Verlöschen roten der LED E/A ERR signalisiert. Das Blinken der LED I/O ERR zeigteinen Fehler im Bereich der Klemmen an. Durch Frequenz und Anzahl des Blinkens kann der Fehler-Codeermittelt werden. Das ermöglicht eine schnelle Fehlerbeseitigung.

Zur Statusanzeige besitzt der Buskoppler zwei Gruppen von LEDs. Die obere Gruppe mit vier LEDs zeigtden Zustand des jeweiligen Feldbusses an. Die Bedeutung der Feldbusstatus-LEDs wird in denentsprechenden Kapiteln dieses Handbuches erläutert. Sie entspricht den feldbusüblichen Anzeigen.

Auf der rechten oberen Seite des Buskopplers befinden sich zwei weitere grüne LEDs zur Anzeige derVersorgungsspannung. Die linke LED zeigt die 24 V Versorgung des Buskopplers an. Die rechte LEDsignalisiert die Versorgung der Powerkontakte.

Abb. 23: LEDs der Buskoppler BK9053 und BK9103

LEDs zur Diagnose der Spannungsversorgung

LED BedeutungLED Us aus Versorgungsspannung Us nicht vorhanden

an Versorgungsspannung Us vorhandenLED Up aus Versorgungsspannung Up (für Powerkontakte) nicht vorhanden

an Versorgungsspannung Up (für Powerkontakte) vorhanden

LEDs am RJ45

LED BedeutungLED Link/Act aus Keine physikalische Verbindung vorhanden

an Physikalische Verbindung vorhandenblinkt Kommunikation vorhanden

LED 10/100 MBaud(nur BK9103

aus 10 MBaud (falls LED Link/Act leuchtet oder blinkt)an 100 MBaud

Fehlerbehandlung und Diagose

BK9053, BK9103 41Version: 2.3.0

LEDs für die PROFINET-Diagnose

PROFINET-Diagnose PN Err (rot) PN Run (grün) DIAG E (rot) DIAG R (grün)IP Address OK aus 0,5 s x xNo IP valid Address (Dip Switch 9,10 ->on)

0,1 sec aus x x

Online aus an x xOffline PLC Stop aus 0,1 s x xTimeOut 0,5 s aus x xIP Adresse konfigurations- Fehler an aus x xBlinken abwechselnd (wird ausgelöstdurch ein Profinet Tool)

0,5 sec 0,5 sec x x

Configuration Diagnose PN Err (rot) PN Run (grün) DIAG E (rot) DIAG R (grün)OK x x off onFalsches Modul x x Slot Nummer 1Fehlendes Modul (physikalisch) x x Slot Nummer 2Fehlendes Modul (in der Konfiguration) x x Slot Nummer 3Kein PROFINET-Name vergeben x x 0 4Substitute x x Slot Nummer 5

x: Der Status der LED ist für die Diagnose nicht relevant

Anmerkung:

• Treten mehrere Fehler auf, so wird immer das letzte Fehlerhafte Modul angezeigt.• Substitute - wird bei falsch konfigurierten Modulen gesetzt, die aber trotzdem lauffähig sind (Beispiel

KL2xx2 konfiguriert es steckt aber an dem Slot eine KL2xx4

Beispiel

Sie haben eine KL2xx4 am fünften Steckplatz konfiguriert, tatsächlich sind aber nur vier Module gesteckt.

• Start Error Code: Rote DIAG E LED flackert schnell, grüne DIAG R LED ist aus• Rote DIAG E LED ist an, grüne LED zeigt den Error Code blinkt 2 mal (0,5 Sec)• Rote und grüne LED aus• Rote DIAG E LED zeigt das Error Argument blinkt 5 mal (0,5 Sec, hier die Slotnummer), grüne LED ist

aus

Abb. 24: Beispiel für Error Code und Error Argument

Fehlerbehandlung und Diagose

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LEDs zur K-Bus-Diagnose

Fehler-Code Fehlerargument Beschreibung AbhilfeStändiges,konstantes Blinken

EMV-Probleme • Spannungsversorgung auf Unter- oderÜberspannungsspitzen kontrollieren

• EMV-Maßnahmen ergreifen• Liegt ein K-Bus-Fehler vor, kann durch

erneutes Starten (Aus- undWiedereinschalten des Koppler) derFehler lokalisiert werden

1 Impuls 0 EEPROM-Prüfsummenfehler

Herstellereinstellungen mit derKonfigurationssoftware KS2000 setzen

1 Überlauf im CodeBuffer

Weniger Busklemmen stecken. Bei prog.Konfiguration sind zu viele Einträge in derTabelle

2 Unbekannter Datentyp Software Update des Buskopplersnotwendig

2 Impulse 0 ProgrammierteKonfiguration, falscherTabelleneintrag

Programmierte Konfiguration auf Richtigkeitüberprüfen

n (n > 0) Tabellenvergleich(Busklemme n)

Falscher Tabelleneintrag

3 Impulse 0 K-Bus-Kommandofehler

• Keine Busklemme gesteckt• Eine der Busklemmen ist defekt,

angehängte Busklemmen halbieren undprüfen ob der Fehler bei den übrigenBusklemmen noch vorhanden ist. Diesweiter durchführen, bis die defekteBusklemme lokalisiert ist.

4 Impulse 0 K-Bus-Datenfehler,Bruchstelle hinter demBuskoppler

Prüfen ob die n+1 Busklemme richtiggesteckt ist, gegebenenfalls tauschen

n Bruchstelle hinterBusklemme n

Kontrollieren ob die Busendklemme 9010gesteckt ist

5 Impulse n K-Bus-Fehler beiRegister-Kommunikation mitBusklemme n

n-te Busklemme tauschen

6 Impulse 0 Fehler bei derInitialisierung

Buskoppler tauschen

1 Interner Datenfehler Hardware-Reset des Buskopplers (aus -und wieder einschalten)

4 DIP-Schalter fürBootP falsch

1-8 auf on oder off stellen, siehe BootP

8 Interner Datenfehler Hardware-Reset des Buskopplers (aus- undwieder einschalten)

16 Fehler beim IP-Socket Hardware-Reset des Buskopplers (aus- undwieder einschalten)

14 Impulse n n-te Busklemme hatdas falsche Format

Buskoppler erneut Starten, falls der Fehlererneut auftritt die Busklemme tauschen.

15 Impulse n Anzahl derBusklemmen stimmtnicht mehr

Buskoppler erneut Starten, falls der Fehlererneut auftritt, Herstellereinstellung mit derKonfigurationssoftware KS2000 setzen

16 Impulse n Länge der K-Bus-Daten stimmt nichtmehr

Buskoppler erneut Starten, falls der Fehlererneut auftritt, Herstellereinstellung mit derKonfigurationssoftware KS2000 setzen

Fehlerbehandlung und Diagose

BK9053, BK9103 43Version: 2.3.0

7.2 Diagnose-WortWenn die GSDML-Version nach 2.1 oder höher in den Konfigurator eingebunden wird, wird im DAP einStatus- und Control-DWord (Doppelwort) eingebunden. Hier können weitere Funktionen genutzt werden:

• Messen des K-Bus Zykluszeit• K-Bus Zykluszähler (wird nach jedem K-Bus Zyklus inkrementiert)

• K-Bus-Fehler, Error-Code und Error-Argument (siehe K-Bus Diagnosse- LEDs [} 40])• K-Bus-Reset• Buskopper-Reset

Status-DWord (Eingangswort der SPS)

Das Status-DWord zeigt Diagnose-Informationen an.

Bit 31-24 23-16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0Name K-Bus

ErrorArgument

K-BusError Code

K-Bus Counter oder K-Bus CycleTime

- S - - L2 - R1 K1

Legende

K1: 0 -> 1 rising Flag K-Bus ResetR1: 1 ->0 falling Flag Reboot BuskopplerL2: "1" K-Bus Stopp bei PROFINET-Fehler oder SPS-StoppS:   "0" K-Bus Zähler      "1" K-Bus Zyklus Zeit in 0,1 ms

Control-DWord (Ausgangswort der SPS)

Im Control-DWord können die jeweiligen Funktionen aktiviert werden.

Bit 31-24 23-16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0Name - - - - S - - L2 - R1 K1

Fehlerbehandlung und Diagose

BK9053, BK910344 Version: 2.3.0

Abb. 25: Control-DWord (Ausgangswort der SPS)

Anhang

BK9053, BK9103 45Version: 2.3.0

8 Anhang

8.1 Allgemeine BetriebsbedingungenUm einen fehlerfreien Betrieb der Feldbuskomponenten zu erreichen, müssen die nachfolgendenBedingungen eingehalten werden.

Bedingungen an die Umgebung

Betrieb

An folgenden Orten dürfen die Komponenten nicht ohne Zusatzmaßnahmen eingesetzt werden:

• unter erschwerten Betriebsbedingungen, wie z.B. ätzende Dämpfe oder Gase, Staubbildung• bei hoher ionisierender Strahlung

Bedingung zulässiger Bereichzulässige Umgebungstemperatur im Betrieb Siehe Technische DatenEinbaulage beliebigVibrationsfestigkeit gemäß EN 60068-2-6Schockfestigkeit gemäß EN 60068-2-27EMV-Festigkeit gemäß EN 61000-6-2Aussendung gemäß EN 61000-6-4

Transport und Lagerung

Bedingung zulässiger Bereichzulässige Umgebungstemperatur bei Lagerung -25°C... +85°CRelative Feuchte 95 %, keine BetauungFreier Fall originalverpackt bis 1 m

Schutzklasse und Schutzart

Bedingung zulässiger BereichSchutzklasse nach IEC 536 (VDE 0106, Teil 1) An der Profilschiene ist ein Schutzleiteranschluss

erforderlich!Schutzart nach IEC 529 IP20 ( Schutz gegen Berührung mit Standard Prüffinger)Schutz gegen Fremdkörper kleiner 12 mm im DurchmesserSchutz gegen Wasser kein Schutz

Kennzeichnung der Komponenten

Jede ausgelieferte Komponente enthält einen Aufkleber, mit Informationen über die Zulassung des Produkts.Beispiel für den Buskoppler BK2000:

Anhang

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Abb. 26: Aufkleber mit Informationen über die Zulassung des Buskopplers BK2000

Auf dem Aufkleber sind folgende Informationen abzulesen:

Aufdruck Bedeutung für diesen Aufklebergenaue Produktbezeichnung Lightbus Koppler BK2000Versorgungsspannung 24 VDC

Übertragungsrate 2,5 Mbit/sHersteller Beckhoff Automation GmbHCE-Zeichen KonformitätskennzeichnungUL-Zeichen Kennzeichen für UL-Zulassung. UL steht für Underwriters Laboratories Inc.,

die führende Zertifizierungsorganisation für Nordamerika mit Sitz in den USA.C = Kanada, US = USA, LISTED 22ZA (unter diesem Eintrag sind diePrüfergebnisse einsehbar)

Produktionsbezeichnung Die Zahlenfolge ergibt von links nach rechts die Produktionswoche (2 Ziffern),das Produktionsjahr (2 Ziffern), die Software- (2 Ziffern) sowie dieHardwareversion (2 Ziffern) und Sonderbezeichnungen (4 Ziffern).In diesem Fall handelt es sich also um einen BK2000- produziert in der 9. Kalenderwoche- des Jahres 2001- mit der Firmware-Version BF- in der 6. Hardwareversion- ohne Sonderbezeichnung

Anhang

BK9053, BK9103 47Version: 2.3.0

8.2 Literaturverzeichnis

TCP/IP

TCP/IP (deutsch)Aufbau und Betrieb eines TCP/IP Netzesvon Kevin Washburn, Jim EvansVerlag: ADDISON-WESLEY Longmann Verlag

TCP/IP (englisch)Illustrated, Volume1 The Protocolsvon W. Richard StevensVerlag: ADDISON-WESLEY Longmann Verlag

Modbus/TCP

http://www.modicon.com/ http://www.modbus.org

TwinCAT

BECKHOFF Information Systemhttp://infosys.beckhoff.com

8.3 Abkürzungsverzeichnis

ADS

Automation Device Specification

IP (20)

Schutzart der Busklemmen

IPC

Industrie-PC

E/A

Ein- und Ausgänge

K-Bus

Klemmen-Bus

KS2000

Konfigurationssoftware für Busklemmen, Bus Koppler, Busklemmen Controller, Feldbus Box Module usw.

PE

Der PE-Powerkontakt kann als Schutzerde verwendet werden.

TwinCAT

The Windows Control and Automation Technology

Anhang

BK9053, BK910348 Version: 2.3.0

8.4 Support und ServiceBeckhoff und seine weltweiten Partnerfirmen bieten einen umfassenden Support und Service, der eineschnelle und kompetente Unterstützung bei allen Fragen zu Beckhoff Produkten und Systemlösungen zurVerfügung stellt.

Beckhoff Support

Der Support bietet Ihnen einen umfangreichen technischen Support, der Sie nicht nur bei dem Einsatzeinzelner Beckhoff Produkte, sondern auch bei weiteren umfassenden Dienstleistungen unterstützt:

• Support• Planung, Programmierung und Inbetriebnahme komplexer Automatisierungssysteme• umfangreiches Schulungsprogramm für Beckhoff Systemkomponenten

Hotline: +49(0)5246 963 157Fax: +49(0)5246 963 9157E-Mail: support@beckhoff.com

Beckhoff Service

Das Beckhoff Service-Center unterstützt Sie rund um den After-Sales-Service:

• Vor-Ort-Service• Reparaturservice• Ersatzteilservice• Hotline-Service

Hotline: +49(0)5246 963 460Fax: +49(0)5246 963 479E-Mail: service@beckhoff.com

Weitere Support- und Serviceadressen finden Sie auf unseren Internetseiten unter http://www.beckhoff.de.

Beckhoff Firmenzentrale

Beckhoff Automation GmbH & Co. KG

Hülshorstweg 2033415 VerlDeutschland

Telefon: +49(0)5246 963 0Fax: +49(0)5246 963 198E-Mail: info@beckhoff.com

Die Adressen der weltweiten Beckhoff Niederlassungen und Vertretungen entnehmen Sie bitte unserenInternetseiten:http://www.beckhoff.de

Dort finden Sie auch weitere Dokumentationen zu Beckhoff Komponenten.

Abbildungsverzeichnis

BK9053, BK9103 49Version: 2.3.0

AbbildungsverzeichnisAbb. 1 BK9053 ........................................................................................................................................ 9Abb. 2 BK9103 ........................................................................................................................................ 10Abb. 3 Prinzip der Busklemme................................................................................................................ 13Abb. 4 Abmessungen.............................................................................................................................. 14Abb. 5 Potenzialtrennung........................................................................................................................ 17Abb. 6 RJ45-Stecker ............................................................................................................................... 18Abb. 7 Ethernet-Verbindung von PC zu BK910x über einen Switch....................................................... 18Abb. 8 Direkte Ethernet-Verbindung von PC zu BK910x ........................................................................ 18Abb. 9 Ethernet-Topologie mit mehreren BK9103 in zwei Linien............................................................ 19Abb. 10 Anlaufverhalten des Buskopplers ................................................................................................ 24Abb. 11 DIP-Schalter des BK9103............................................................................................................ 25Abb. 12 DIP-Schalter des BK9053............................................................................................................ 25Abb. 13 Netzwerkklassen.......................................................................................................................... 27Abb. 14 DIP-Schalter ................................................................................................................................ 28Abb. 15 Konfiguration des Beckhoff BootP-Servers ................................................................................. 30Abb. 16 Test der IP-Adresse über das Kommando Ping .......................................................................... 32Abb. 17 Step 7 - Installieren der GSDML-Datei ........................................................................................ 33Abb. 18 Step 7 - Einfügen des Buskopplers BK9103 und der Busklemmen entsprechend der Konfigu-

ration............................................................................................................................................ 34Abb. 19 Step 7 - Eintragen des Namens für das PROFINET-GERÄT...................................................... 34Abb. 20 Step 7 - Darstellung der Konfiguration in der Steuerung ............................................................. 35Abb. 21 User Datagram Protocol (UDP) ................................................................................................... 38Abb. 22 Auf TCP/IP und UDP/IP aufsetzende Protokolle ......................................................................... 38Abb. 23 LEDs der Buskoppler BK9053 und BK9103 ................................................................................ 40Abb. 24 Beispiel für Error Code und Error Argument................................................................................ 41Abb. 25 Control-DWord (Ausgangswort der SPS) .................................................................................... 44Abb. 26 Aufkleber mit Informationen über die Zulassung des Buskopplers BK2000................................ 46